Envoltura nuclear

Envoltura nuclear

es producto del desarrollo de la nueva membrana: la membrana nuclear. La membrana nuclear, como la conocemos hoy, es una estructura compleja, con diversos componentes altamente especializados y gran variedad de moléculas que en conjunto conforman lo que se denomina envoltura, cubierta o doble membrana nuclear. 4 Esta envoltura realmente es una doble membrana que rodea nítidamente al área donde se encuentra la cromatina y todo lo relacionado con el área génica: enzimas, iones y diversas oligomoléculas asociadas a las funciones genéticas de replicación, para división celular y transcripción, para sintetizar proteínas. Esta doble cubierta presenta una membrana externa con ribosomas adheridos a su superficie citosólica y con características similares a las del RER, con una estructura trilaminar, semejante a la de la membrana plasmática, igual espesor y similares componentes enzimáticos. 1,4 La composición de los lípidos en estas membranas aparece en el cuadro 1 para dar una idea al respecto.

La función de esta membrana externa nuclear está directamente asociada al RER y es sintetizar proteínas que se mueven por el espacio perinuclear, continuándose con las cisternas del resto del RER. 4,6 Al M.E. se ha observado la membrana externa tachonada de ribosomas, luego un espacio claro y aparentemente vacío, y otra membrana llamada interna. Estas dos membranas están enmarcando al espacio comprendido entre ellas, que tiene unos 25 a 40 nm de espesor, conocido como cisterna o espacio perinuclear. La membrana nuclear interna tiene similitud con la externa, en lo químico, pero mortológicamente presenta dos grandes diferencias: no presenta ribosomas, la maquinaria sintetizadora de proteína y se ha observado en su superficie nuclear, la más interna, un entramado proteínico denominado LÁMINAS. 1,4,6 La doble cubierta nuclear no es continua, de trecho en trecho está interrumpida por una estructura singular y ubicua en toda célula eucariota. Son los llamados poros nucleares, uniformemente desplegados a todo lo largo y ancho de la membrana nuclear. Estos poros son descubiertos por Gall y colaboradores, por allá por 1954, en oocitos. Estas complejas estructuras son mucho más que simples perforaciones en que la membrana externa se continúa con la interna. En estos poros se han encontrado un conjunto de proteínas especiales que conforman lo que se ha denominado complejo del poro nuclear. Este complejo abarca todo el grosor de la doble membrana, e incluso parece ir un poco más allá, tanto del lado citosólico como del lado nucleoplásmico. Los poros son muy numerosos en células embrionarias, en diferenciación o muy activas metabólicamente, por lo general su número parece decrecer con el tiempo, esto es muy evidente en los eritrocitos que van madurando y diferenciándose. En términos muy generales se considera que hay entre 2000 a 4000 poros nucleares por núcleo. Cada poro está constituido por unas 100 proteínas distintas, altamente organizadas y conocidas como nucleosporinas (Nups). En conjunto cada poro representa unos 120 a 125 millones de dalton de peso molecular. 1,6-9 La configuración del complejo del poro recuerda la forma de un cono truncado y abierto en ambos extremos. Sus paredes lo conforman ocho columnas proteicas que están rodeadas por la doble membrana nuclear. Estas ocho columnas conforman una figura octagonal con dos anillos; uno en la superficie de la membrana externa y otro en la superficie nucleoplásmica. Estas columnas se considera tienen tres áreas: las dos zonas de los anillos, las propias columnas y en el medio de cada columna hay una subunidad protéica que se proyecta hacia la luz de la envoltura nuclear, anclando el complejo del poro a esta membrana (zona adluminal). Del anillo externo (cara citosólica) nacen fibrillas que se proyectan hacia el citosol y en donde se han identificado algunas Nups como la 358, 214 Y Ran BP2. Del anillo interno (cara nucleoplásmica) también nacen fibrillas que se proyectan hacia el interior del núcleo; estas fibrillas se juntan en el extremo, formándose una estructura semejante a una jaula y que ha sido denominada en cesta (nuclear basket). Este anillo nuclear además se une firmemente a la red de filamentos intermedios (FI) que conforman la llamada lámina nuclear. Este anillo parece tener las proteínas Nups 93, 96, 98; los rayos o fibrillas que conforman la cesta nuclear y su punto de unión contienen los Nups 153 y Tpr. La principal técnica para la determinación de estas proteínas del complejo del poro nuclear es la inmuno electromicroscopía. 4.6.8 10,11 La función de los poros nucleares que contienen al complejo del poro es de actuar como un verdadero canal. Una estructura que deja pasar en uno u otro sentido moléculas, pero de una manera controlada y específica. Las evidencias apuntan a una gigantesca complejidad y tráfico de moléculas, con sistemas múltiples protéicos, que llevan y traen moléculas hacia el interior nuclear y sacan otras moléculas sintetizadas en el interior del núcleo y las llevan hacia el citoplasma. El diámetro del poro varía de 50 a 100 nm y su abertura parece depender de señales específicas que determinan su tamaño para dejar pasar una molécula específica. Diversos estudios han determinado que moléculas de 17.000 dalton necesitan unos dos minutos para atravesar los poros. Una de más de 40.000 dalton necesita unos 30 minutos. Proteínas de mayores pesos moleculares sintetizadas en el citosol y que deben alcanzar el núcleo para ejecutar funciones específicas como las polimerasas de DNA y RNA (200.000 dalton) tienen mecanismos poco conocidos y complejos, de los cuales se sabe que son primero marcadas con señales peptídicas y que gastan gran cantidad de energía en su introducción a través del poro. Por lo tanto, en todo este movimiento hay cargas que deben ser transportadas, ruta de transporte, dirección del transporte, combustible para los movimientos y mecanismos de translocación y regulación, algo realmente complicado. 1.6,10-13 Han sido demostradas señales de localización nuclear (nuclear localization sequence - NLS) y señales de exportación nuclear (nuclear export sequence -NES) que al parecer están basadas en proteínas especiales o complejos de proteínas -RNA (RNPs). Existen familias de receptores de transporte nuclear que reconocen las NLS y las NES y han recibido varios nombres como karioferinas (Radu, 1995), p97 (Chi, 1995), PTACs (Imamoto, 1995), importinas (Gorlich, 1995), transportinas (Pollard, 1996), exportinas (Stade, 1997), y Ran-binding proteins (Corbett y Silver, 1997). Todas significan lo mismo y sirven para transportar las moléculas cargadas. Sólo en la S cerevisiae, un hongo, se ha encontrado codificados 14 diferentes receptores nucleares de transporte; en células de organismos más complejos hay decenas de estos receptores. 10-14 Hay un tercer tipo de señal, los nuclear retention signal (NRS). La ruta es a través de los poros nucleares, que al parecer no son estructuras estáticas, sino flexibles que permiten el paso selectivo de moléculas de diversos tamaños, marcadas y reconocidas por familias de receptores del poro. La dirección a seguir al parecer está determinada por la proteína Ran GTPasa, las Ran pueden estar localizadas predominantemente dentro del núcleo y otras pequeñas Ran pueden estar situadas fuera del núcleo y que actuarían como coactivadoras. El combustible parece provenir en la mayoría de los casos de la hidrólisis de GTP, es la energía por Ran citoplasmática. Se sabe que para transportar los diferentes tipos de RNA hacia el citoplasma existen mecanismos diferentes: así los RNAs no van unidos a proteínas, los RNAm son transportados por proteínas específicas y marcados con una señal llamada caperuza 5' y los RNAr son transferidos preconfigurados como subunidades ribosómicas; en las larvas de Chironomoustentans, se ha observado al M.E. claramente el transporte a partir de lo que ha sido denominado el anillo de Balbioni. 6,10,13.14 En los últimos cinco años se han obtenido fuertes evidencias que citoquinas, como el factor B de crecimiento transformante (TGF-B), controlan diversos procesos celulares como proliferación, reconocimiento, diferenciación, apoptosis, etc. Lo hacen activando sistemas de proteínas que son translocadas a través del complejo del poro y que regulan la transcripción de ciertos genes; esto sería el caso de los sistemas de proteínas "Smad", descubierto en 1996 por Derynck y que son parte del inmenso tráfico que ocurre a través de los poros entre el núcleo y el citoplasma. 15 La membrana nuclear interna característicamente presenta en su superficie nucleoplásmica una densa red proteica denominada lámina nuclear y se han encontrado tres tipos los cuales se les ha llamado láminas A, By C. Actualmente se considera que son parte del citoesqueleto y, por sus características químicas y fisicoquímicas, se les ha incluido entre los filamentos intermedios (FI). Estos filamentos forman una red o malla bidimensional a la cual se une la cromatina nuclear. Eso significa que la cromatina no se une directamente a la membrana interna nuclear, sino que se encuentra de por medio esta malla de láminas. La red sólo está interrumpida a nivel de los poros nucleares, rodeando la zona de cesta de baloncesto y el anillo nuclear interno de los complejos del poro.

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